Особенности модифицированной древесины для малоэтажного строительства
Особенности модифицированной древесины для малоэтажного строительства
Аннотация
Рассмотрены особенности модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород для малоэтажного строительства и свойства модифицированной древесины. Исследованы особенности модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород для малоэтажного строительства и влияние модификации древесины на физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины по характеристикам прочности, величине деформации и величине восстановления после снятия нагрузки. Проведены исследования модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, природные свойства которой улучшены в результате модификации древесины, при которой натуральная древесина подвергается химической, термической или физической обработке для улучшения ее свойств. Представлены физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины.
1. Введение
В последние десятилетия строительный рынок обращает больше внимание на использование экологически чистых и надежных материалов, что обусловливает необходимость создания эффективных высококачественных материалов для малоэтажного строительства с высокой устойчивостью к деформациям, с надежными теплоизоляционными свойствами , , , , и с архитектурной выразительностью, одним из таких перспективных материалов является модифицированная древесина с повышенными эксплуатационными свойствами применяемая в конструкциях и элементах для малоэтажного строительства , , , , .
Модифицированную древесину получают в процессе, при котором натуральная древесина подвергается химической, термической или физической обработке для улучшения ее свойств.
Рисунок 1 - Модификации древесины
Термообработка мягких лиственных пород помогает улучшить стабильность древесины, ацетилирование увеличивает ее стойкость к влаге и грибкам. Необходимо контролировать температуру и время обработки, чтобы избежать деформации древесины из-за ее более пористой структуры.
Труднопропитываемые породы перед модификацией подвергают предварительной обработке из-за ее более плотной структуры с целью улучшения проницаемости. Для труднопропитываемых пород применяются специальные методы модификации, такие как импрегнация под давлением или вакуумом для обеспечения глубокого проникновения модификатора в структуру древесины и равномерного распределения модификатора по всей древесине без перегрева материала.
Получение модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород требует правильный выбор сырья, методов модификации и контроля качества в процессе получения качественного материала с необходимыми свойствами, соблюдение данных требований позволит получить оптимальные результаты при производстве модифицированной древесины.
Технология модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, представлены в .
Технология модификации древесины дает ряд преимуществ, в том числе повышенную устойчивость к влаге и насекомым, улучшенную стабильность размеров, улучшенную эстетику и возможность использования неподходящих пород древесины.
Технология модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород имеет свои особенности, которые необходимо учитывать для получения оптимальных результатов, необходимо выбирать качественное сырье, особое внимание следует уделять структуре и плотности сырья, так как это влияет на процесс модификации.
2. Методы и материалы
Проведены исследования модифицированной древесины, которая сертифицирована ГОСТ 24329 и уже применяется в строительстве, природные свойства которой улучшены в результате модификации древесины, при которой натуральная древесина подвергается химической, термической или физической обработке для улучшения ее свойств.
Целью исследования является рассмотреть особенности модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород для малоэтажного строительства и влияние модификации древесины на физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины по характеристикам прочности, величине деформации и величине восстановления после снятия нагрузки.
Испытания проводились по технологии, представленной в на образцах древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород с размерами 20х20х30 мм, размер 30мм вдоль волокон, образцы древесины, не содержащие видимых пороков подсортировывается перед модификацией, загружается с одинаковыми свойствами, это позволяет получить после модификации древесину с одинаковой глубиной проникновения и экономить на расходе модификатора. Испытания образцов модифицированной древесины проведены стандартизованными методами по ГОСТ, определены физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины по характеристикам прочности при сжатии вдоль волокон, величине деформации и величине восстановления после снятия нагрузки.
3. Результаты и обсуждение
Особенности получения модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород представлены в и дополнены в таблице 1.
Таблица 1 - Особенности получения модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород
| Модифицированная древесина из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород | |
1 | После сквозной пропитки древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, модификатором – водным раствором карбамида с концентрацией 30% содержание в древесине после пропитки от 8 до 10% по отношению к массе древесины | |
2 | При сушке модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород влажность древесины уменьшается до 8% | |
3 | Цвет модифицированной древесины после обработки меняется: | |
из мягких лиственных пород – береза | из трудно-пропитываемых пород – сосна | |
от белого до желтого или до светло-коричневого | от желтого до золотистого или до темно-коричневого | |
4 | Поперечные волокна модифицированной древесины не подвержены деформированию в процессе прессования, высота брусков уменьшается до 40% |
Физико-механические свойства образцов натуральной древесины, образцов модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, включая эластичность древесины, представлены в и дополнены в таблице 2.
Таблица 2 - Физико-механические свойства образцов модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород
Наименование показателей | Показатели | Плотность, кг/м3 | Влаж-ность, % | Влагопог-лощение за 30 сут. при влажности воздуха 92% , % | Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа | Твердость поперек волокон, МПа |
Натуральная древесина (береза) | образцы | 500-550 | 75-85 | 19-20 | 45-55 | 19-20 |
Модифицированная древесина (береза) | образцы по ГОСТ | ГОСТ 21523.11 | ГОСТ 21523.4 | ГОСТ 21523.6 | ГОСТ 16483.10 | ГОСТ 13338 |
700-1200 | 6-8 | 3-8 | 100-130 | 80-120 | ||
образцы | 700-710 | 7-8 | 7-8 | 120-123 | 80-85 | |
Устойчивость к гниению | высокая | |||||
Пропитываемость древесины защитными средствами | легко пропитываемые | |||||
Содержание карбамида после пропитки, % | 9-10 | |||||
Величина деформации при сжатии, мм | 1,30-1,34 | |||||
Величина восстановления после снятия нагрузки, мм | 0,7-0,9 | |||||
Натуральная древесина (сосна) | образцы | 450-470 | 70-85 | 19,5-20,5 | 51-55 | 26-27 |
Модифицированная древесины (сосна) | образцы по ГОСТ | ГОСТ 21523.11 | ГОСТ 21523.4 | ГОСТ 21523.6 | ГОСТ 16483.10 | ГОСТ 13338 |
700-1200 | 2-8 | 3-8 | 100-120 | 120 | ||
образцы | 725-730 | 7-8 | 7-8 | 100-110 | 120 | |
Устойчивость к гниению | умеренная | |||||
Пропитываемость древесины защитными средствами | легко пропитываемые | |||||
Содержание карбамида после пропитки, % | 8-9 | |||||
Величина деформации при сжатии, мм | 1,85-1,95 | |||||
Величина восстановления после снятия нагрузки, мм | 0,5-0,6 |
По результатам исследований влияния обработки древесины установлено, что после обработки и химический состав, и физико-механические свойства, включая эластичность древесины, улучшаются по сравнению с показателями необработанной древесины.
Испытания подтвердили эффективность предлагаемой технологии получения модифицирования древесины, однако, для обеспечения стабильно высоких показателей качества высокотемпературной промышленной сушки крупноразмерного сортимента лесоматериалов, пиломатериалов необходимы дополнительные исследования процессов, происходящих в древесине во время такой сушки.
4. Заключение
Использование надежного, прочного и долговечного материала, модифицированной древесины, является перспективным материалом с повышенными эксплуатационными свойствами.
Важно для сохранения природных ресурсов и для строительства более устойчивых и энергоэффективных домов использование модифицированной древесины, которая способствует созданию более безопасной и надежной среды проживания. Древесина является возобновляемым материалом, и ее модификация не приводит к значительному загрязнению окружающей среды.
Преимуществом модифицированной древесины для малоэтажного строительства является ее эстетическая привлекательность, текстура, цвет и уникальные свойства, которые придают домам особую привлекательность и индивидуальность, позволяя архитекторам и дизайнерам создавать изысканные дома для малоэтажного строительства. Модифицированная древесина из мягких лиственных пород способна выдерживать большие нагрузки 120-123 МПа при плотности 700-710 кг/м3, при величине деформации 1,30-1,34 мм и величине восстановления после снятия нагрузки 0,7-0,9 мм, модифицированная древесина из труднопропитываемых пород способна выдерживать большие нагрузки 100-110 МПа при плотности 725-730 кг/м3, при величине деформации 1,85-1,95 мм и величине восстановления после снятия нагрузки 0,5-0,6 мм, а также способна модифицированная древесина сохранять свои свойства на протяжении многих лет.
В процессе модификации водным раствором карбамида, который является антипиреном и антисептиком, древесина становится менее подвержена гниению, воздействию паразитов, влаге и ультрафиолетовому излучению, модифицированная древесина обретает способность снижать возможность возгорания и распространения огня, что делает ее эффективным высококачественным материалом для малоэтажного строительства.
Модифицированная древесина стойка к неблагоприятным факторам внешней среды, что способствует созданию безопасных и надежных домов.